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喷射式局部反循环钻具结构参数数值模拟

地质科技情报 2016年第4期35卷 213-218页

作者：黄帆梁俭高元宏段隆臣中国地质大学(武汉)岩土钻掘与防护教育部工程研究中心武汉430074 中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 青海省第二地质矿产勘查院西宁810000

喷射式局部反循环钻具的流场主要是由喷反元件的射吸效应形成。为增强喷反钻具的反循环效果,提高岩心采取率,对喷反元件的主要结构参数对反循环效果的影响规律进行了研究;采用正交试验设计方法,借助计算流体动力学CFD软件,对不同结构参... 详细信息

喷射式局部反循环钻具的流场主要是由喷反元件的射吸效应形成。为增强喷反钻具的反循环效果,提高岩心采取率,对喷反元件的主要结构参数对反循环效果的影响规律进行了研究;采用正交试验设计方法,借助计算流体动力学CFD软件,对不同结构参数组合下喷反钻具的反循环效果指标进行了回归分析。研究结果表明,喷反装置6个结构参数对目标值的影响由大到小的顺序是:喷嘴直径D1、喷嘴个数N1、喷嘴倾斜角度θ1、承喷孔直径D2、承喷孔倾斜角度θ2、承喷孔个数N2;当冲洗液泵量为1.5kg/s(90L/min)时,喷嘴直径D1=8mm,喷嘴个数N1=8,喷嘴倾斜角度θ1=67°,承喷孔直径D2=8mm,承喷孔倾斜角度θ2=5°,承喷孔个数N2=4为最优参数组合。

关键词：局部反循环钻具数值模拟正交试验喷反元件结构参数

钻井液性能对火山碎屑岩崩解性的影响——以青海阿克楚克塞矿区火山碎屑岩为例

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吉林大学学报（地球科学版） 2019年第4期49卷 1093-1099页

作者：王福平李刚高元宏段隆臣刘海声吉林大学应用技术学院长春130021 青海省第二地质矿产勘查院西宁810028 青海省岩心钻探工程技术研究中心西宁810028 中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074

为解决火山碎屑岩在钻进中易剥落、易崩塌的问题,探讨钻井液性能对火山碎屑岩崩解性的影响,以青海阿克楚克塞矿区火山碎屑岩为例,分析了其岩石样品的矿物成分,进行了岩石样品烘干和浸水循环实验,采用多元线性回归分析法分析了原1#、2#... 详细信息

为解决火山碎屑岩在钻进中易剥落、易崩塌的问题,探讨钻井液性能对火山碎屑岩崩解性的影响,以青海阿克楚克塞矿区火山碎屑岩为例,分析了其岩石样品的矿物成分,进行了岩石样品烘干和浸水循环实验,采用多元线性回归分析法分析了原1#、2#钻井液的主要参数和耐崩解性指数之间的关系。结果表明,钻井液的动塑比、静切力、失水量和漏斗黏度4项性能指标与火山碎屑岩崩解性的相关性可达83.37%,其中动塑比对火山碎屑岩崩解性的影响尤为显著。通过调整水解聚丙烯酰胺和褐煤树脂质量分数提高了钻井液的动塑比和稳定性,从而获得优选钻井液配方:水+4%膨润土+3%Na2CO3+0.1%NaOH+0.15%MV-CMC(中黏钠羧甲基纤维素)+0.5%LV-CMC(低黏钠羧甲基纤维素)+2%SPNH(褐煤树脂)+0.08%PHP(水解聚丙烯酰胺)。现场应用表明,钻进至429.00m深度时使用优选钻井液孔底沉渣厚度较1#钻井液降低了89.7%,较2#钻井液降低了80.3%。

关键词：阿克楚克塞火山碎屑岩耐崩解性指数钻井液性能

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新型吸水膨胀堵漏剂的研发与评价

钻井液与完井液 2017年第4期34卷 38-44页

作者：应春业高元宏段隆臣刘鹏汪洪民蔡记华中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 青海省第二地质矿产勘查院西宁810028

针对目前膨胀堵漏剂普遍存在包覆材料环保性差、强度低、成本高等问题,研发了一种新型膨胀堵漏剂。该堵漏剂由丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、膨润土、惰性材料(核桃壳、云母、聚丙烯纤维)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾和亚硫酸氢钠等... 详细信息

针对目前膨胀堵漏剂普遍存在包覆材料环保性差、强度低、成本高等问题,研发了一种新型膨胀堵漏剂。该堵漏剂由丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、膨润土、惰性材料(核桃壳、云母、聚丙烯纤维)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾和亚硫酸氢钠等通过溶液自由基聚合法合成,合成后采用绿色环保的植物胶囊包覆。对堵漏剂的常规性能和堵漏性能进行了综合评价,结果表明,使用15%钠膨润土时,堵漏剂吸水倍数为113、弹性模量达44.6 kPa、抗温达100℃、抗NaCl达15%、抗CaCl_2一般;绿色植物胶囊基本不含重金属成分、环境保护性强,包覆堵漏剂时,常温下8~30min破碎,70℃下5~17min破碎,可满足现场可控要求;堵漏剂单独使用可封堵1~2mm缝板,承压能力达3MPa;合成时添加20%粗粒径复合惰性材料,可封堵1~4 mm缝板,承压能力达4 MPa;添加20%细粒径复合惰性材料,当堵漏剂加量较大(达4%)时,仍难以封堵1~2 mm缝板;合成后添加惰性材料可极大地提高堵漏剂承压能力(大于5 MPa),同时减少堵漏剂加量(0.3%~0.5%),可封堵1~4 mm缝板;相比国内常规堵漏剂,新型堵漏剂每吨节约成本2 000~4 000元,应用前景良好。

关键词：吸水膨胀堵漏剂绿色植物胶囊惰性材料

褶曲向斜构造区巷道底板失稳冲击机理与防治技术研究

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中国煤炭 2017年第6期43卷 76-80页

作者：陈永平刘鹏陈锡庆高元宏青海省第二地质矿产勘查院青海省西宁市810028 青海省水文地质工程地质环境地质调查院青海省西宁市810008

针对余吾矿N2105工作面回采至褶曲向斜构造区时,超前工作面煤壁一定范围内的进风平巷内出现严重的底鼓变形破坏,发生了两次底板冲击地压事故,采用现场调研、理论分析、数值模拟、微震监测、井下试验等方法观测矿压,对向斜构造区底板失... 详细信息

针对余吾矿N2105工作面回采至褶曲向斜构造区时,超前工作面煤壁一定范围内的进风平巷内出现严重的底鼓变形破坏,发生了两次底板冲击地压事故,采用现场调研、理论分析、数值模拟、微震监测、井下试验等方法观测矿压,对向斜构造区底板失稳破坏机制与控制对策进行研究。研究结果表明:褶曲向斜构造区侧压系数λ在1.56~2.18之间,属于强构造应力区;当侧压系数λ大于1.5后,巷道底板塑性破坏区范围急剧增加,底板煤岩体稳定性恶化;巷帮大孔径卸压能够有效减小动静载组合叠加强度,释放巷道浅部围岩应力集中,对顶底板变形破坏有很好的防治作用。

关键词：向斜构造底板冲击数值模拟大孔径卸压矿压观测

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青海大场矿区永冻层低温钻井液试验研究

地质科技情报 2015年第3期34卷 230-234页

作者：杨树强高元宏蔡记华汪洪民段隆臣中国地质大学岩土钻掘与防护教育部工程研究中心武汉430074 中国地质大学工程学院武汉430074 青海省第二地质矿产勘查院西宁810000

针对大场矿区永冻层钻进过程中出现的冻钻、塌孔和钻井液絮凝等特点,结合矿场钻探地质资料,在粗分散抑制性抗低温钻井液体系基础上,利用正交实验法优选出了适宜大场矿区永冻层钻进的配方。配方:1 000mL水+2%Na2CO3(钠基膨润土的2%)+4%... 详细信息

针对大场矿区永冻层钻进过程中出现的冻钻、塌孔和钻井液絮凝等特点,结合矿场钻探地质资料,在粗分散抑制性抗低温钻井液体系基础上,利用正交实验法优选出了适宜大场矿区永冻层钻进的配方。配方:1 000mL水+2%Na2CO3(钠基膨润土的2%)+4%钠基膨润土+10%NaCl+2%KCl+5%乙二醇+0.15%Na-CMC(高黏)+0.3%LV-PAC(低黏)。实验表明该配方在-10℃条件下仍能保持良好的性能,未出现冻结、絮凝等现象;同时,运用DPS软件分析了该钻井液的流体类型,结果表明该钻井液为幂律流体,在低温下该钻井液的非牛顿性增强,流动性能较好。

关键词：永冻层低温钻井液粗分散流变性

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地层泥浆钻进工艺的关系分析

青海国土经略 2010年第4期 35-38页

作者：陈伯辉高元宏刘鹏青海省第二地质矿产勘查院西宁810028

复杂地层的钻进孔壁坍塌除了地层本身结构强度低、容易产生坍塌外,还与泥浆性能的控制、钻进措施的针对性密切相关。分析研究复杂地层的结构特性,适时调节泥浆性能,采取相互协调的钻探施工工艺是预防孔内事故、保障正常钻进的有效途径。

关键词：孔壁坍塌复杂地层分析

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钻柱纵振固有频率与钻机转速之间的关系

地质科技情报 2018年第4期37卷 269-274页

作者：康鑫高元宏汪洪民庞怀玮刘鹏段隆臣中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 青海省第二地质矿产勘查院西宁810003

井内钻柱振动会对钻进效率带来极大影响,而合理的钻机转速是从激振频率角度减小钻柱振动的有效方法之一。通过ANSYS建立了金刚石绳索取心钻井钻柱有限元模型,分析了钻柱纵振固有频率随井深变化趋势,并研究了钻柱纵振固有频率与引起钻柱... 详细信息

井内钻柱振动会对钻进效率带来极大影响,而合理的钻机转速是从激振频率角度减小钻柱振动的有效方法之一。通过ANSYS建立了金刚石绳索取心钻井钻柱有限元模型,分析了钻柱纵振固有频率随井深变化趋势,并研究了钻柱纵振固有频率与引起钻柱共振的临界转速之间的关系;综合分析了钻井深度、钻柱固有频率、钻机转速之间的联系,在其基础上预测了各段井深钻进时所应避开的钻机转速,为实际钻进过程中合理的转速选取提供了理论依据。

关键词：绳索取心钻井钻柱纵向振动固有频率临界转速

西藏安多县多才玛矿区强研磨性地层孕镶金刚石钻头使用效果分析

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地质与勘探 2019年第6期55卷 1473-1483页

作者：刘海声汪洪民刘鹏张俊才高元宏康鑫穆元红青海省第二地质勘查院青海西宁810028 青海省岩心钻探工程技术研究中心青海西宁810028 青海省地质环境监测总站青海西宁810008 济南市勘察测绘研究院山东济南250101

多才玛矿区位于三江源国家自然保护区内,任务量重、施工要求高、难度大,采用现场调研法和室内试验分析法分析孕镶金刚石钻头使用效果。通过研究分析得到:多才玛矿区岩石的研磨性为5~6级,可钻性为7~8级,地层破碎程度为Ⅲ~Ⅳ级。“NQ”系... 详细信息

多才玛矿区位于三江源国家自然保护区内,任务量重、施工要求高、难度大,采用现场调研法和室内试验分析法分析孕镶金刚石钻头使用效果。通过研究分析得到:多才玛矿区岩石的研磨性为5~6级,可钻性为7~8级,地层破碎程度为Ⅲ~Ⅳ级。“NQ”系列孕镶金刚石钻头在多才玛矿区施工时的最优钻压在8~11MPa之间,最优转速在1.41~2.35m/s之间。通过激光扫描共聚焦显微镜观察分析两种典型的非正常钻进过程发现,在高转速、低钻压的条件下是新鲜的金刚石面无法出刃导致机械钻速低,在高转速、高钻压的条件下发生烧钻,胎体直接与岩体接触导致机械钻速低。孕镶金刚石钻头的金刚石平均出刃高度一定程度上可以反映钻头的寿命和机械钻速的大小。

关键词：钻头钻压转速机械钻速金刚石出刃

青海东昆仑重点成矿带岩石钻进特性及金刚石钻头使用效果分析

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地质科技情报 2017年第5期36卷 228-231页

作者：高元宏梁俭刘鹏潘秉锁刘海声应春业青海省第二地质矿产勘查院西宁810028 青海省岩心钻探工程技术研究中心西宁810028 中国地质大学(武汉) 武汉430074

为了解决青海东昆仑重点成矿带金刚石钻进中钻头使用寿命较短的问题,对该区域典型岩石的研磨性、可钻性进行了测试分析,并对影响钻头寿命的因素进行了现场调研。测试结果表明:岩石的研磨性主要在5~6级,可钻性为7~8级。回归统计分析表明... 详细信息

为了解决青海东昆仑重点成矿带金刚石钻进中钻头使用寿命较短的问题,对该区域典型岩石的研磨性、可钻性进行了测试分析,并对影响钻头寿命的因素进行了现场调研。测试结果表明:岩石的研磨性主要在5~6级,可钻性为7~8级。回归统计分析表明,影响钻头寿命的显著因素是钻孔深度和钻头回转速度:钻孔越深,转速越高,钻头寿命越短;认为这是由于地层漏失,导致环空粗颗粒岩屑不断累积,造成钻头重复破碎岩屑、拉槽和微烧,从而降低了钻头的寿命。

关键词：金刚石钻进钻头寿命研磨性钻进规程